martes, 30 de abril de 2013

MorePhone: Teléfono Deformable

Un nuevo tipo de teléfono móvil, llamado MorePhone, está preparado para revolucionar a esta industria en constante evolución inteligente. Por lo general, a las personas les suenan los teléfonos móviles en los momentos menos oportunos o cuando silencian su alerta sonoro, y lo dejan en modo de vibración, hay oportunidades en que no se enteran de que están recibiendo una llamada importante. Esta nueva generación de teléfonos móviles, que está desarrollando en la Universidad de Queen (Ontario, Canadá) el grupo Human Media Lab, es capaz de alterar su forma física para alertar al usuario sobre la llegada de un mensaje, un correo electrónico o una llamada entrante. Este nuevo concepto está aún muy lejos de ser una realidad de mercado, pero no deja de sorprender las aplicaciones que podrían tener los conocidos “alambres musculares” (Flexinol, Nitinol y otros), utilizados desde hace muchos años en la robótica práctica.

Un teléfono deformable que no necesitas escuchar su timbre, o percibir su vibración, cuando alguien llama.

MorePhone no será un teléfono inteligente tradicional. Los prototipos iniciales está hechos de una pantalla delgada y flexible “electroforética” (capaz de moverse aplicando electricidad) fabricada por Plastic Logic, una compañía británica y líder mundial en electrónica sobre plásticos. El intercalado de una serie de hilos de aleación con “memoria física” (mencionados en el párrafo anterior),  ubicados debajo de la pantalla, se contraen cuando el teléfono notifica algún acontecimiento al usuario. Esto permite que el teléfono pueda enrollarse, ya sea en la totalidad de su cuerpo, o hasta en tres esquinas individuales. Cada rincón se puede adaptar para manifestar un mensaje particular. Por ejemplo, los usuarios pueden ajustar el ángulo superior derecho de su MorePhone cuando se recibe un mensaje de texto y la esquina inferior derecha, cuando se recibe un correo electrónico. Las esquinas también pueden doblarse varias veces arriba y abajo para transmitir mensajes de mayor urgencia.


Los investigadores comprenden que esta tecnología podría estar en las manos de los usuarios dentro de algunos años, sin embargo, las experiencias iniciales son muy alentadoras y estiman que este fenómeno que fue observado alrededor del año 1930 , puede desembarcar en los teléfonos móviles del futuro, permitiendo al usuario un nuevo método de interacción con su equipo. Esto es, si tu teléfono móvil comienza a deformarse demasiado, puede ser que sea una llamada importante. En cambio, si observas que se transforma en un pájaro será porque algo importante estará sucediendo en Twitter.

Fuente: Human Media Lab, Queen University

PCB para Lámparas LED (110/220VAC)

Hoy el amigo Garbe nos trajo las PCB para comenzar con la fabricación de lámparas LED. Se viene una semana "iluminada"

Gracias Garbe! 

PCB listo para comenzar a producir.

lunes, 29 de abril de 2013

La iluminación LED más alta del mundo

Para los hospitales, la iluminación es un aspecto muy importante dentro de su estructura edilicia que favorece a la mejora de la calidad del tratamiento que reciben los pacientes. Una buena y apropiada iluminación durante la noche, además de facilitar el trabajo de los profesionales, mejora la seguridad del paciente garantizando un área óptima de trabajo y recuperación. Uno de los retos a vencer es el gasto significativo que representa una unidad de iluminación completa para un centro de salud, factor que multiplica el desafío si hablamos de una unidad de cuidados intensivos ubicada a 5700 metros de altura en uno de los campamentos de descanso y rescate en la montaña más alta del mundo: el Everest


El refugio Everest High Base Camp, iluminado con tecnología LED.

Este objetivo fue logrado en forma reciente por el equipo de trabajo Xtreme Everest 2, el 10 de marzo último, equipando su laboratorio, sala de operaciones y las demás áreas de iluminación instalando tubos de iluminación Cardinal LED, de RedBird LED, un fabricante líder de lámparas lineales de repuesto (tubos similares a los fluorescentes) con tecnología LED. Xtreme Everest 2 es un equipo de médicos especialistas en cuidados intensivos, enfermeras y científicos que estudian los problemas de salud en las unidades de cuidados intensivos de los hospitales y que se dedican a prestar sus servicios en este remoto lugar del planeta. “Everest High Base Camp” (el nombre del campamento) requiere un sistema de iluminación robusta y de alta eficiencia, capaz de funcionar en temperaturas extremadamente bajas.  La solución más apropiada fue encontrada en este tipo de luminarias provistas por el mencionado fabricante  y con ellas alcanzan excelentes relaciones costo-efectivas, en luminarias que trabajan con tensiones universales entre 110 hasta 227VAC, ofreciendo hasta 7000 lúmenes con un consumo de sólo 66Watts.

Vista del interior del campamento

Jonathan Eppstein, Presidente de RedBird expresó que están muy contentos de haber sido seleccionados por esta importante institución. La investigación que se realiza por este equipo dedicado tendrá un gran impacto en el tratamiento de una amplia gama de condiciones médicas, favorecidas por este tipo de iluminación. Estas luminarias LED, con su alto CRI y bajo consumo de energía, se adaptan a la perfección para esta aplicación logrando una visión más realista y natural respecto a los métodos tradicionales fluorescentes. Pasando al tema de los costos de utilizar con este tipo de iluminación, basta con pensar que la energía eléctrica en el “Everest High Base Camp” es provista por los generadores tradicionales a combustible, el que es transportado hasta el lugar por medio de helicópteros. Un ahorro significativo en el consumo energético y a su vez logrando una mejor calidad de iluminación, permitirán expandir las experiencias y los conocimientos del desempeño de este tipo de luminarias en el ámbito de la salud. El próximo paso será la instalación de paneles fotovoltaicos y generadores eólicos para perfeccionar y dar autonomía eléctrica a esta base de rescatistas y servidores de la salud. La iluminación LED en el punto más alto del planeta: el Everest.

Vista del campamento en la inmensidad de la montaña. Hasta allí, llega la iluminación LED

Fuente: Redbird LED

domingo, 28 de abril de 2013

LM4781 - PCB + puesta en marcha

Hola a todos!

Buenas noticias! :D 
Conecté el amplificador a dos baterías 12V 7A Lead Acid para realizar el ensayo inicial. 

A pesar de que sabía que la tensión era baja para este amplificador, quería ponerlo en marcha, escuchar a ver si amplificaba, si funcionaba el MUTE y como mencionamos antes, ver desde donde salía el humo. Ahora que sabemos que el PCB está correcto vamos a compartirlo con aquellos que quieran construir este amplificador de tres canales de 35W de potencia RMS . El próximo paso será construir la fuente de alimentación con la tensión nominal de trabajo del circuito integrado y el pre-amplificador con los controles de tono correspondientes. De igual modo, para el tercer canal construiremos el correspondiente pre-amplificador reforzador de bajos que usaremos con el Woofer. Por ahora avanzamos con el Datasheet del LM4781 (recuerden que lo pueden solicitar como Sample) y con el PCB. Junto al PCB listo para imprimir, te adjuntamos una imagen con la ubicación de los componentes que incluye el amplificador, tal como aparece en el esquema de la figura 9, hoja 25 del Datasheet.



Posición de cada componente en el PCB

Un punto a destacar es el reemplazo de los Capacitores Electrolíticos de 2200uF ubicados en la entrada de alimentación (Cs5 y Cs6) por dos de 1000uF. Cs5a y Cs5b por un lado mientras que Cs6a y Cs6b por el otro . Esto es para mejorar la ESR del filtro de entrada. La otra variación que hemos incluído es la colocación de resistencias de 22K en lugar de 20K en Rf1, 2 y 3. El resto de los valores permanece sin alteraciones y coinciden con el Datasheet. Y como no podía faltar, el video del momento de la puesta en funcionamiento del amplificador. Les advierto que no verán nada extraordinario por estar sólo alimentado con dos baterías. Sin embargo, el ensayo fue exitoso y nos brindó la posibilidad de saber que todo lo realizado hasta aquí funciona correctamente y podemos avanzar a una nueva etapa. 


En esta próxima semana comenzamos con la fuente de alimentación y el sistema de protección de altavoces. Mientras tanto, leemos y respondemos tus dudas e inquietudes. Gracias por leernos. 
Saludos!
Mario

sábado, 27 de abril de 2013

LM4781 - 3 X 35W (L + R + Sub Woofer) [DIY]

Comenzamos a darle forma a un amplificador esperado durante mucho tiempo por nosotros. Imaginen ustedes el tiempo que hará, que son Samples pedidos a National (desaparecida y pasada a manos de Texas Instruments)


Comenzamos con las primeras imágenes en el álbum de Picasa. Sobre este hilo iremos contando y mostrando los avances y las imágenes destacadas del montaje que esperamos sea fructífero y que los invitamos a todos a construir. :D 

LM4781. Texas Instruments lo ofrece como Sample, por lo tanto, cualquiera podrá seguirnos en la construcción de este sistema de sonido.



En esta primera etapa utilizamos el diagrama genérico que aparece en el datasheet del circuito integrado. Luego de los primeros ensayos emitiremos opinión al respecto donde publicaremos el circuito y el PCB listo para imprimir. Nos espera un fin de semana intenso. :D Con avances y publicación de novedades. (y si hay humo ojalá tengamos la filmadora encendida)

viernes, 26 de abril de 2013

Está llegando el audio a Servisystem

No te pierdas las imágenes iniciales de este amplificador de audio que sorprenderá a muchos. Imágenes recién subidas a Picasa y hay más, muchas más.



Muy pronto aquí, en Servisystem.

martes, 23 de abril de 2013

Los organismos vivos, ¿detectan las ondas de radio?

Entre tantas cosas que leemos en la web a diario, hace poco tiempo estuve leyendo una entrada a un blog que tenía este interrogante y que además, sumaba la incógnita acerca de porqué la única porción del espectro de ondas que podíamos detectar (la gran mayoría) era la luz visible y no éramos capaces de percibir las ondas de radio, así como escuchamos los sonidos o percibimos la luz. Por supuesto, como en todo debate en la web, el tema se dispersó y lo hizo hacia los infrarrojos, los ultravioletas y otras cosas más que, como siempre, nada tienen que ver con la temática del título. Por lógica de estar escribiendo estas líneas emitiré mi opinión al respecto, dejando aclarado desde el comienzo que mis conocimientos sobre la anatomía de los organismos vivos son muy elementales y creo que estoy siendo generoso en brindarle esa categoría.

En la física, el audio no es considerado dentro del espectro de radio como energía electromagnética sino como movimientos de caudales de aire a determinada frecuencia. Este fenómeno es percibido por un sistema electromecánico que nace en el tímpano y termina como señales eléctricas que poseen en una interpretación en el cerebro. En el ser humano, la frecuencia máxima de ausición disminuye con la edad y suele alcanzar la plenitud durante la juventud de la persona a casi 16 - 18Khz., dependiendo del organismo. Lo mismo ocurre con lo que vemos. La luz excita determinados elementos foto-receptores dentro del globo ocular y éstos se transforman (como en el caso anterior) en señales eléctricas que se interpretan el en cerebro. Desde un rojo profundo hasta un violeta elevado, cada color tiene su predominio de “impresión” y el cerebro responde desde ese ADCIN, con algún TOGGLE o un PWM terminado en DAC.  Es decir, ante el impulso sobreviene un procesamiento de datos y finalmente el organismo devuelve con una actividad que puede expresarse o no. 

¿Las ondas electromagnéticas no son percibidas por ningún organismo vivo?

Entre ambos “grupos” de frecuencias que percibimos (sea nuestro deseo o no) existe una brecha enorme de espectro electromagnético. Incluso, ha habido teorías cuánticas alrededor de la luz (algunas teorías hablan de paquetes de “quantos” y no de ondas), pero lo cierto es que allí se termina el espectro radioeléctrico, que es lo que importa en este momento. ¿Porqué los organismos vivos no tenemos ningún órgano que nos permita percibir, escuchar, ver, oír, palpar, detectar o al menos “sentir” nada en esta brecha? Si vamos a hacer una comparación física de lo que son las longitudes de onda respecto a las frecuencias, nuestros oídos deberían tener el tamaño de más de dos estadios de fútbol para que la fórmula F = Velocidad de la Luz / Longitud de Onda tenga sentido (y serían pequeños aún). Incluso, si lo comparamos con el tamaño de los Conos y Bastoncillos del ojo, estos son muy pequeños para “resonar” como una antena, por lo tanto allí podemos comprender que el proceso de escuchar y ver, están algo alejados de la física de las antenas de radio.

¿Cómo serían las ondas de radio si se pudieran ver?

Volviendo entonces a la posibilidad de percibir señales de radio, ¿podemos asumir que los organismos vivos no desarrollaron ningún órgano receptor porque durante la evolución no existían las ondas electromagnéticas? Dicho en oras palabras: “Porque no lo necesitaban”. Así como hay topos ciegos, que viven bajo tierra, nunca ven la luz y nunca desarrollaron su aparato visual; o los peces que evolucionaron de otro modo ante los fenómenos acústicos, ¿podemos decir que los humanos algún día evolucionaremos (millones de años) hacia un organismo que pueda percibir las señales electromagnéticas? Esto se puede prestar a muchas bromas (con justa razón) de creer que los bebés nacerán con radio AM-FM y telefonía móvil incorporada, pero sin caer en eso, ¿tú crees que algún día algún organismo evolucionará en ese sentido? Las ondas de radio existirán mientras el hombre habite el planeta y por ahora no hay elementos que vayan más allá de simples teorías de orientación de aves migratorias que se guían por el campo magnético terrestre. No lo sabemos, debiéramos esperar hasta una próxima inversión de polos magnéticos para terminar el debate. De todos modos, no desviemos el tema, hablemos de las señales de radio. ¿Conoces algún organismo vivo que sepa interpretar las ondas de radio? ¿Crees que la evolución/manipulación genética algún día nos permitirá lograrlo? Sin entrar en pseudo-ciencias, ¿conoces algo de esto?

Bienvenido al debate.

Fuente: Foro Servisystem

lunes, 22 de abril de 2013

¿Cómo selecciono un microcontrolador?

La elección del microcontrolador adecuado para un producto, diseño experimental o desarrollo, puede ser una tarea desalentadora y hasta “viciada” si no se inicia con conceptos claros y elementales, desde que lanzamos el primer trazo en una hoja de diseño. No sólo hay una mínima cantidad de características técnicas a tener en cuenta, también hay cuestiones muy diversas y que no a todos pesa por igual. No será lo mismo un aficionado que se lance a construir una pequeña aplicación llamativa con LEDs y servomotores (que quizás nunca termine), respecto a una gran empresa de manufactura, donde los costos y los tiempos de espera, que puedan paralizar un proyecto de millones de unidades, se incrementen una semana. A nivel de aficionado, podemos estar acostumbrados a echar mano del primer microcontrolador que tengamos disponible en una gaveta o de aquel que se venda en la tienda más cercana a nuestro hogar.  Ahorrar un dólar para optimizar el costo de la unidad y que luego los gastos de envío nos carguen con 30 dólares nuestro “saldo deudor”, no es una idea muy brillante. Sin embargo, en un millón de unidades (juguetes de cotillón para fiestas, con luces, por ejemplo) ese ahorro de un dólar puede significar una sonrisa muy grande en nuestros jefes.

Es decir, sin llegar a la obsesión de la mezquindad absoluta, es bueno aprender a administrar recursos ya que quizás hoy, ése dólar “extra” nos sobre en el bolsillo o en la gaveta, pero si mañana debemos aprender a administrar enormes producciones en masa, de un día para el otro, puede llegar a ser un camino muy empinado y difícil de sortear. Liberarnos del “vicio” (mencionado al inicio) de aprender a seleccionar materiales en el mercado podemos hacerlo desde el principio, durante el aprendizaje. Sin caer en pagar más gastos de transportes que de materiales, nuestro producto final hablará por nosotros y los cazadores de talentos que viven buscándote en la web, sabrán diferenciarte entre la multitud.

La selección del elemento apropiado es como intentar descubrir el mejor camino

En la última parte de esta introducción debemos reconocer que al inicio de un proyecto hay una gran tentación de saltar y empezar a seleccionar el microcontrolador antes de que los detalles del sistema estén terminados de enumerar y plasmar en un sencillo listado de necesidades, esto es, una selección de acciones que deberá ejecutar nuestro desarrollo. Esta tentación es, por supuesto, una muy mala idea. Antes de administrar cualquier pensamiento orientado a la selección del microcontrolador, los ingenieros de hardware y software (es decir, tú) deben trabajar los altos niveles del sistema, con diagramas de bloques esquemáticos y diagramas de flujos operativos. Sólo entonces, existirá suficiente información para empezar a hacer una selección racional y prudente del microcontrolador.

¿Para qué quieres utilizar un 18F14K50 si sólo deseas hacer un esclavo dentro de una red RS-485 que active un PWM para un dimmer? ¿Comprendes lo que intentamos expresar? Tal vez no tengas otra cosa que ese 18F14K50 para sacar adelante ese sistema y entregarlo mañana como trabajo práctico, pero tú sabrás bien que allí podrías haber resuelto la situación con otro microcontrolador mucho más económico y de igual en eficacia operativa. Vale decir entonces que, ante la falta de opciones, cualquier elemento puede ser útil para resolver nuestro hardware, sin embargo, cuando tenemos la posibilidad de seleccionar es bueno conocer las herramientas básicas de las que dispone cualquier diseñador para alcanzar un desarrollo optimizado.

Hacer una lista de las interfaces de hardware requeridas.
Esta es una de las primeras y principales enumeraciones a realizar. Utilizando un diagrama genérico de bloques de hardware, puedes crear una lista de todas las interfaces externas que el microcontrolador tendrá que soportar. Hay dos tipos “importantes” de interfaces que necesitan ser enumeradas. Las primeras son las interfaces de comunicación. Esto incluye los periféricos, tales como USB, I2C, SPI, UART, CAN, LIN y/o todos aquellos sistemas de comunicación que habitualmente llamamos “bus de datos”. Debes poner especial atención, dentro de esta etapa, si la aplicación requiere conectividad USB o alguna forma de Ethernet. Estas interfaces afectan en gran medida a la cantidad de espacio del programa tendrá que llevar adelante el microcontrolador. Además, aquí entra a jugar un papel fundamental el factor económico.

La cantidad de pines se determina con un simple diagrama en bloques de los periféricos utilizados

Es decir, ¿me conviene utilizar un microcontrolador con USB nativo o un FTDI operado por UART? Claro, hoy la capa física del USB o de Ethernet pueden ser habituales y nativas en microcontroladores de bajo costo, sin embargo, trabajando por UART puedo utilizar todo el abanico de soluciones “hechas y listas para usar” que puede brindarme Arduino. Del otro modo, quizás deba pagarle a desarrolladores de software para que me organicen un código optimizado en un lenguaje que desconozco, orientado específicamente para una arquitectura determinada, o que me llevará meses aprender a dominar. Fíjate que en un pequeño detalle, un ATMEL con UART y un IC FTDI pueden resultar más efectivos que un PIC con Ethernet embebido. El otro gran tipo de interfaz es el de las entradas y salidas digitales I/O, ADC, DCA y PWM (sumemos los comparadores aquí). Este tipo de interfaz terminará de cerrar el número de pines que serán requeridos por el microcontrolador para la aplicación.

Requisitos de potencia del microcontrolador
En la segunda etapa de organización debemos comenzar a pensar en los requisitos de potencia de procesamiento que necesitará nuestro microcontrolador. Esto equivale a pensar si necesitamos un procesador trabajando a más de 100Mhz, o si un 16F628A a 4Mhz será suficiente para la tarea. Al igual que con el hardware, debemos tomar nota de los requisitos que serán importantes. Por ejemplo, ¿alguno de los algoritmos necesitará utilizar matemáticas en coma flotante? Aquí tendremos que comenzar a plantear los tipos de variables más grandes (mayor cantidad de bytes) que tendremos que manipular. ¿Existen lazos de control de alta frecuencia en sensores (MEMS, ADC, etc.)? Dicho de otro modo, sería estimar los tiempos y la frecuencia en que el microcontrolador  ejecutará tareas específicas. La cantidad de potencia de cálculo requerida será uno de los mayores requisitos para determinar la arquitectura y la frecuencia de trabajo del microcontrolador. Como puedes observar, ya tenemos dos puntos de apoyo muy importantes: Saber cuanta estructura externa deberá manejar con comodidad el  Microcontrolador y a qué velocidad deberá hacerlo.

Selección de la arquitectura.
Aquí comienza una de las etapas con mayor carga de interrogantes ¿Puede este proyecto  llegar a funcionar con arquitectura de 8 bits? ¿De 16 bits? ¿O necesitaré de un núcleo ARM de 32 bits? Entre la comprensión de la aplicación y el hardware a utilizar (saber que tareas hará el micro, en qué orden y con qué periféricos), sumado a las exigencias de los algoritmos de software requeridos, ya podremos comenzar a delinear una orientación hacia la arquitectura definitiva. No debes olvidar nunca que, aunque no los veas, puedes tener media docena de compañeros de trabajo en condiciones de analizar expansiones futuras de Hardware (HW) o de Firmware (FW). Esto es muy común en el mundo Freelance, pero si eres solo y la aplicación es exclusiva para ti, tampoco debes dejar de pensar que otros, al ver tu trabajo puedan opinar: “Yo le hubiera puesto un LED indicador de X”, “A mi entender le faltan servomotores que activen un brazo articulado para una mejor interacción con el usuario”, “¿Cómo no le has incorporado un sistema inteligente de carga de baterías?”, “¿No tiene Bluetooth? ¿Significa que no podrás hacerle una aplicación interactiva a un dispositivo móvil?

La arquitectura puede parecer un factor sencillo de resolver, sin embargo, siempre alguien deseará agregar algo más.

Necesidades de memoria.
La cantidad de Memoria de Programa (OTP o Flash) y la cantidad de RAM disponible, son dos componentes muy importantes en la selección de un microcontrolador. Asegurarte de que no te quedarás sin espacio para todo el programa (líneas de código) o en el espacio destinado a manejar las variables y las operaciones matemáticas que el proceso requiera es, sin duda, una la más altas de todas las prioridades de selección. Siempre será mucho más fácil seleccionar un microcontrolador con abundancia en estas características. Llegar al final de un diseño y descubrir que lo que necesitamos sería sólo un 5% más de espacio en Flash o en RAM puede significar una pérdida de tiempos imperdonables. Después de todo, siempre se puede empezar con un dispositivo bien dotado de espacio de memorias y luego pasar a otro más pequeño, dentro de la misma familia de microcontroladores. Además, la mayoría de los compiladores que se encargan de organizar el programa, hasta llevarlo a un archivo ejecutable por el microcontrolador, pueden calcular el espacio necesario a utilizar a medida que vamos incorporando código a la interfaz de desarrollo (IDE).  No te olvides de dejar espacio para la creatividad de terceros y las próximas versiones mejoradas del mismo equipo.  Esto puede ahorrarte muchos dolores de cabeza en el futuro y muchos rediseños de HW y FW.

Estamos a mitad de camino. Comienza la selección.
No, no te apures, no estamos refiriéndonos aún al microcontrolador. Hablamos de un proveedor confiable, de buena reputación en lo que respeta a variedad de materiales disponibles, a una mejor referencia sobre responsabilidad en el cumplimiento de los tiempos de entrega, un buen precio final y todo el apoyo logístico que pueda brindar como Servicio de Post-Venta. Esto último equivale a ofrecer los números de seguimiento de los envíos (tracking) a través del tipo de correo seleccionado para la entrega. Arrow, Avnet, Future Electronics, DigiKey, Mouser, Amidata (RS on-line), Elko, Cika o cualquier tienda similar alrededor del planeta que pueda brindarnos calidad, buen precio y confianza.

Ahora sí, para seleccionar el microcontrolador, con todos los datos que tenemos disponibles, podemos hacerlo desde nuestra experiencia y familiarización con una determinada marca, mediante la recomendación de otra persona, realizando una selección de algún modelo genérico dentro de varias marcas y luego decantarnos por el de menor costo o de mayor disponibilidad al momento de la compra.  La mayoría de los proveedores de circuitos integrados (sean fábricas o tiendas) tienen un motor de búsqueda que te permitirá introducir los parámetros más importantes del microcontrolador buscado (conjunto de periféricos, pines I/O, cantidad y tipo de memorias, etc.) y a medida que se introducen estas informaciones, la lista comienza a reducirse mostrando las coincidencias de los criterios de la búsqueda. De esa lista, el ingeniero puede avanzar hacia la selección definitiva de un microcontrolador.

Seleccionar dispositivos de bajo consumo, fundamental en equipos a batería.

Examinar los costos y las limitaciones energéticas
En este punto, el proceso de selección seguramente ya habrá revelado una serie de posibles candidatos. Este es un buen momento para examinar los requisitos de energía y el costo de cada unidad. Respecto a los requerimientos de energía, si nuestro trabajo final se alimentará desde una batería debemos asegurarnos de utilizar sistemas de ultra-bajo consumo energético. Aquí tenemos otro pilar fundamental en la elección. Como mencionamos al principio, la evaluación de costos es elemental, sin embargo, hay un criterio que no puede ser pasado por alto: "la relevancia de la aplicación en sí misma". La aclaración es la siguiente: no será lo mismo un procesador barato para un juguete, que uno sencillo, pero de alta gama y calidad para un equipo de electro-medicina. Quizás hasta este punto, con un microcontrolador de 25 centavos teníamos resulto el sistema, sin embargo, las altas garantías de seguridad de funcionamiento pueden llevarnos a seleccionar otro de 25 dólares. Es decir, la economía y la calidad de la aplicación deben equilibrar el fiel de la balanza.

Si necesitas proveer un gran proyecto, asegúrate de no quedarte sin mercadería pronto. Para un mismo producto, compara los recuadros.

Verificar la disponibilidad del dispositivo elegido.
Con la lista de partes potenciales en la mano, ahora es un buen momento para empezar a comprobar en qué cantidades se encuentra disponible la pieza que necesitamos. Algunas de las cosas a tener en cuenta son los tiempos de espera (plazos de entrega), la disponibilidad en grandes cantidades (en un mismo distribuidor) para asegurar una producción en masa sin detenciones, ni frenos inesperados. Si no hay en la tienda (no pueden tener millones de unidades de cada componente que exista) quizás su web puede informarte de la disponibilidad que hay en la fábrica y pueden acceder a estos materiales al momento de tu pedido (observa la imagn superior). Por otro lado y más allá de la disponibilidad en grandes volúmenes, es conocer si el producto está en fabricación activa o si ya está discontinuado (no se fabrica más). Todas estas cuestiones eran muy importantes en mis épocas de editor en N+. De hecho, uno de los casos emblemáticos de este problema fue el receptor con el TDA7000. Mucha gente se quedó con el deseo de construirlo. Existió un circuito integrado en una época que era un extraordinario receptor de comunicaciones. Tengo 6 u 8 unidades y podría hacer montajes maravillosos con ellos, pero ¿de qué serviría si nadie podría conseguirlos?

IDE, Compiladores y Herramientas de Depuración.
Esta puede ser una de las etapas de selección que no merece demasiados comentarios. Todos los fabricantes de microcontroladores se esforzarán y brindarán a los usuarios códigos de ejemplos, kit de desarrollos, compiladores de código, herramientas de depuración del mismo y hasta programadores específicos de la marca. Es importante saber que este material estará disponible para la construcción de los prototipos iniciales, de lo contrario, el proceso de desarrollo puede llegar a ser largo, tedioso y costoso.

Desde imaginar un producto hasta lograr cristalizarlo en la mente, hay un proceso que debe ser organizado y estructurado.

Simulación en Ordenador.
Si bien esta práctica no es aplicable a muchos casos, podemos crear un entorno de trabajo dentro de un Software de Simulación que sea capaz de soportar nuestro microcontrolador y experimentar allí si el comportamiento del dispositivo es el esperado. No siempre esta práctica es aconsejable para aferrarse a un concepto. Esto es, que allí funcione no significa que en la vida real suceda lo mismo, sin embargo, los resultados siempre serán muy aproximados y usar un simulador específico (recomendado por el fabricante de los microcontroladores) puede ser una herramienta segura y ágil para avanzar durante la fase de desarrollo. 

¡Comienza la experimentación!
Llegados a este punto del trabajo, aún no está dicha la última palabra. Si no existe un Kit de Desarrollo donde desplegar las conexiones a los periféricos necesarios y donde poder trabajar el FW con programación ICSP (In Circuit Serial Program), debemos comenzar a realizar un montaje en un protoboard, con los riesgos e impedimentos que muchas veces ello implica. Por citar un ejemplo muy sencillo y cotidiano, podemos mencionar a un 18F4550. (Pero 44 pines y encapsulado QFN). Riesgo de invertir una polaridad, de colocar un puente a Tierra o GND en un pin incorrecto, de cortocircuitar los pines del oscilador con el cuerpo metálico del cristal. Fallar en la construcción del circuito ICSP, olvidarnos de colocar resistencias limitadoras en las salidas a LED o en las entradas con Pull-up. Es decir, aquí es donde se adquiere un relieve significativo y válido de lo importante que es una apropiada simulación y un correcto desarrollo sobre un Kit específico, orientado al microcontrolador a utilizar.

Por supuesto y como mencionamos al principio, esto es el ideal para trabajos en grandes escalas de fabricación. Si sólo quieres divertirte y aprender un poco, estos sencillos consejos te ayudarán a aprender. Si tu objetivo es algún día llegar a la cresta de la ola, esto es un conocimiento básico y elemental que deberás manejar a diario.

Esto fue una interpretación libre de un artículo aparecido en EDN.

sábado, 13 de abril de 2013

Un Robot en tu Tablet. Gratis y Ahora.

¿Quieres manejar un Robot y ejecutar movimientos con él, desde tu tablet “ahora”, al finalizar la lectura de esta entrada? ¡Apresúrate a leer entonces! Existen muchos Robots famosos en el mundo y a mucha gente le gustaría tener acceso a determinado tipo de información, para satisfacer sus intrigas de conocimientos o para adaptar a sus construcciones, soluciones llevadas a cabo en, como mencionamos al principio, los Robots más conocidos del mundo. Aprovechando la semana de la robótica (6 al 14 de Abril) en Estados Unidos, puedes descargar en forma gratuita esta aplicación que la IEEE ha preparado para que puedas seleccionar alguno de todos los Robots disponibles para conocerlos a fondo, manejarlos, moverlos o utilizarlos para hacer alguna tarea. La aplicación cuesta sólo 5 dólares, pero si llegas a tiempo, puedes descargarla en forma gratuita y aprovechar a conocer más de cerca de estas máquinas. La aplicación está disponible para iOS 5.0 o posterior (iPad) y la gente ya ha comenzado a pedir a gritos que se pueda disponer de ella en Android. Observa este video:


Esta aplicación te permitirá explorar más de 100 robots de 19 países a través de animaciones interactivas, vistas de 360 grados, cientos de fotos, videos y artículos detallando partes y funciones del mismo. Ahora tienes la posibilidad de poner tus manos encima de uno de los robots más impresionantes del mundo, desde el clásico Furby y el encantador Keepon, Big Dog o Robonaut, pasando por el famoso humanoide Asimo de Honda, o llegar hasta Marte y aprender mucho más del increíble Rover Curiosity de la NASA (NASA's Curiosity Rover), y hasta viajar en el popular coche autónomo de Google (Google's Self-Driving Car). ¿Quieres más? ¡Descarga la aplicación y comienza a manejar un Robot ya mismo! Como te prometimos en el título.

Fuente: IEEE

El Quadcopter de Martín

Este video no es nuevo y hace varios días (o semanas, ya no recuerdo) que debí compartirlo con todos ustedes. Es un video donde tengo el placer de observar por primera vez un Quadcopter (cuadricóptero) en pura acción de vuelo. Si bien la experiencia no tuvo naves voladoras que atravesaban anillos de fuego arrojados al aire, la sensación de sentir el rugido de los cuatro Motores Brushless que impulsan la aeronave hacia arriba es única. Si nunca han tenido la suerte de estar presente en uno de estos ensayos de vuelo, pueden acercarse a cualquier  aeroclub o aeródromo de su localidad (o vecinas) y consultar si allí llegan personajes extraños (como los que verás en el video) con una de estas máquinas voladoras. El video no es de lo mejor que encontrarás en la web, pero fue muy impresionante para mí y quería compartir con ustedes la emoción de haber estado allí y la alegría de que Martín ya tenga operativo su Quadcopter.  Por supuesto, aún le falta mucho trabajo por realizar. Luces para volar en la noche, acoplarle un módulo GPS y algoritmos de “comandos automáticos” por si se escapa del rango de captura del equipo de radio-control… “¡¡soporte para la GoPro!!” y algunas cosas más. Quería compartir este video con ustedes.



¡Buen fin de semana! ¡Los espero en el FORO!

10 Beneficios de la Iluminación LED

Además de saber que la iluminación basada tecnología LED consume menos energía y tiene una mayor vida útil que cualquier otro tipo de luminaria tradicional, es decir, no requiere de mayores atenciones de mantenimiento, hay mucho más por descubrir en esta incipiente tecnología de “iluminación de estado sólido”. La iluminación LED se utilizó originalmente para las luces indicadoras en una infinita variedad de dispositivos electrónicos y a través de los años, esta tecnología ha penetrado en numerosas aplicaciones domiciliarias o industriales donde el neón era el líder indiscutido. Años más tarde, cuando las técnicas de fabricación dieron lugar al empleo de nuevos materiales, los rendimientos fueron creciendo y se obtuvo (se obtiene y se seguirá obteniendo) una mejor relación entre la energía eléctrica absorbida por el LED y la energía luminosa entregada. Aquí están las 10 principales ventajas que hoy nos ofrece la iluminación LED.

Amplia gama de temperaturas de color
Con el fin de lograr un efecto de iluminación deseado, los diseñadores de luminarias optan a menudo por tecnologías “diferentes o especiales” para iluminar un espacio, incluyendo la práctica de “derrochar” energía y salir de la metodología tradicional y clásica. Es decir, no siempre se busca la mejor relación costo / beneficio, cuando se intenta alcanzar un efecto luminoso “especial”. Contrariamente a la creencia de que la iluminación LED sólo emite luz blanca (luz fría), esta tecnología ha avanzado lo suficiente como para lograr una amplia gama de temperaturas de color (de frío a cálido) para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones como nunca antes. A continuación se muestra una gama visual de colores de todos los tipos de luz, entre natural y artificial. Con los productos de iluminación LED de la marca Cree, por ejemplo, se obtienen temperaturas de color entre 2700K y 4000K.

La temperatura del color se expresa en grados Kelvin

Mayor CRI
El índice de rendimiento de color (CRI - Color Rendering Index) cuantifica qué tan cerca, la luz de una lámpara, se puede asemejar a la luz solar / luz del día. En este índice, la luz solar tiene el más alto CRI de 100, mientras que un CRI en el rango de los 80 es, por lo general, lo suficientemente bueno para la mayoría de aplicaciones. Las luminarias LED de alta calidad, sin embargo, tienden a tener un índice CRI de 90 por lo que esta tecnología logra ofrecernos una mejor aproximación óptica de cómo los objetos aparecen bajo el sol respecto a las alternativas de iluminación tradicionales. En la imagen inferior, podemos comparar una misma imagen iluminada por dos fuentes de luz diferentes y en especial, vale destacar la manera en que la iluminación LED resalta los colores vivos y naturales por sobre la iluminación fluorescente, gracias a su mayor índice de rendimiento de color CRI.

Colores más vibrantes e intensos gracias a la iluminación LED

Baja depreciación de luz
La cantidad de luz y la habilidad de resaltar los colores que posee la iluminación LED de alta calidad  se mantiene constante en el tiempo por sobre las opciones tradicionales que encontramos en otro tipo de luminarias. La iluminación LED tiene una tasa de depreciación de luz muy baja para zonas iluminadas de manera uniforme y duran más que las tecnologías conocidas, como el sodio a alta presión o las clásicas de halogenuros metálicos. Estas tecnologías tradicionales de iluminación disminuyen su rendimiento lumínico con el paso del tiempo y en consecuencia, no sólo degradan la calidad de iluminación sino también el índice CRI, mencionado en el punto anterior. Debido a la naturaleza estable de estos dispositivos de estado sólido, las áreas cubiertas por lámparas LED se iluminan en forma  permanente y sin interrupciones, en comparación con las lámparas fluorescentes (CFL) que demuestran un molesto parpadeo o “flicker” cuando envejecen.

“Dimerizado” – Control de Oscurecimiento
Las fuentes de energía empleadas con la luz LED pueden ser regulables para cumplir con los diferentes niveles de iluminación, en función de una gran variedad de aplicaciones específicas. Esto se puede lograr con sistemas que abarcan desde el manejo a través de una red encargada de gobernar la iluminación de edificio completo (a través de una conexión a Internet), hasta algo tan simple como un sistema de control, de regulación manual. Además, para el control de intensidad dentro de un sistema de iluminación LED, se pueden aprovechar de manera óptima  las técnicas electrónicas que predominan en el mercado actualmente y que son muy rentables cuando se las trabaja con tecnología LED. Los protocolos embebidos de control que son necesarios, poseen cada día mayores capacidades de regulación y son también cada vez más populares, lo que demuestra la versatilidad de los LEDs para integrarse dentro del control electrónico y trabajar con ellos de la manera más eficiente. Esto no era posible con determinadas luminarias fluorescentes.

Libres de Radiación Ultravioleta
Otro de los beneficios de la iluminación LED es que no emite radiación UV. Los rayos ultravioleta pueden causar la degradación de múltiples elementos muy disímiles entre sí. Obras de arte, ropa, muebles y hasta alimentos. Esta iluminación segura es fundamental  y muy importante para las tiendas de comestibles. Dado su amplio tamaño y la surtida variedad de áreas de consumo, las tiendas de comestibles deben prestar especial atención a la eficiencia y la calidad de la luz. Las lámparas LED se presentan brillantes, libres de emisiones UV y más allá de atraer a los consumidores por la calidad de la iluminación sobre los productos (CRI), ayuda a mantener los alimentos frescos y saludables durante más tiempo. Por ejemplo, los rayos UV causan un notorio y rápido desvanecimiento en el color de la carne fresca y acelera el proceso para que la grasa de la carne se torne rancia.

En contacto con el aire, el mercurio contenido en las CFL se sublima y se transforma en un gas venenoso.

Libres de Mercurio
Las luminarias LED no contienen mercurio a diferencia de las CFL (lámparas fluorescentes compactas) y las lámparas de descarga (de alta intensidad) que requieren una pequeña cantidad de vapores tóxicos de mercurio para emitir luz. Los problemas se producen cuando las ampollas de vidrio de estas lámparas se rompen y el mercurio se escapa en forma de vapor que puede ser inhalado o como un polvo que puede filtrarse en tejidos o telas. Estas luces deben desecharse de forma adecuada para evitar que el mercurio llegue a los vertederos de desagüe e impedir el accidental envenenamiento del suelo, las napas subterráneas de agua o peces de río. Adicionalmente, como los vapores de mercurio deben prepararse para emitir luz, estos aparatos no se encienden instantáneamente y a esto hay que sumarle el molesto parpadeo que se hace visible en ocasiones. Las luminarias LED, sin embargo, encienden en forma instantánea, no presentan parpadeos y no contienen mercurio, por lo que los usuarios no tienen que preocuparse acerca de cómo deben desechar correctamente estos aparatos.

Gestión térmica adecuada
Muchas luminarias LED están equipadas con un sistema de gestión térmica que utiliza un disipador de calor integrado en su estructura para conducir el calor lejos de los LED individuales y transferirlo al medio ambiente circundante para un rendimiento óptimo. El disipador de calor y las tecnologías avanzadas de calor por convección se integran para maximizar la eficacia de enfriamiento de cada lámpara LED, logrando su alto rendimiento y la mayor longevidad posible. Vale aclarar que esto se encuentra en diodos LED de potencias superiores a 1Watt.

Las luminarias LED poseen una disipación térmica optimizada para no perder eficiencia en forma de calor

Poco variables en condiciones climáticas adversas
Los LED no son sensibles a patrones cambiantes del clima (como el frío) que pueden ser perjudiciales para la iluminación fluorescente. Las capacidades de gestión térmica, antes mencionada, de la iluminación LED es especialmente importante si se la compara con los sistemas de iluminación de vapor de mercurio (lámparas de halogenuros metálicos), que deben enfriarse antes de volver a encender. La iluminación LED no tiene este problema ocasionado por el calor y permite que no haya interrupciones en la iluminación ya que las luminarias LED encienden al instante, tanto en climas fríos como de calor extremo.

Durabilidad
Dado que los LED pertenecen a una tecnología de estado sólido, estas luminarias tienden a ser más duraderas, ya que sus componentes no se rompen tan fácilmente como otras opciones de iluminación, específicamente la halógena a causa de las vibraciones. Un ejemplo típico de esta situación es un estacionamiento. En estos establecimientos puede haber múltiples niveles (varios pisos) de estacionamientos. Los niveles altos no son tan rígidos como la planta baja, de modo tal que al transitar los coches por ellos las estructuras pueden vibrar causando interrupciones en la calidad de la iluminación de las lámparas de vapor de mercurio (lámparas de halogenuros metálicos) de alta presión y las lámparas de sodio.

La duración en cualquier tipo de ambientes la transforman en un dispositivo longevo.

Precio
Cualquier otro factor que provoque beneficio al consumidor pudo haber sido enunciado en los párrafos anteriores, pero el que se destaca por sobre todos es el precio de estos elementos. Si bien para la mayoría de las personas que tienen sus primeros contactos con este tipo de iluminación pueden encontrarlas como una solución costosa, esta impresión se diluye cada vez que una lámpara del hogar deja de funcionar. Allí es cuando el usuario comprende que la iluminación LED, además de ser tan eficiente como la tradicional (mientras se instale de manera apropiada), termina siendo más barata ya que posee una vida útil ilimitada, es decir, tienden a ser eternas. Además, con la evolución de precios que poseen los mercados electrónicos y frente a una demanda mundial de este tipo de iluminación; amigable con el medio ambiente y el ahorro energético; llegará el día en que serán tan baratas como una CFL de la actualidad.

Si no deseas comprarlas, puedes construirlas tú mismo por pocas monedas y aprovechando las viejas estructuras de las CFL tradicionales. Por supuesto, en Servisystem.

jueves, 11 de abril de 2013

Venta de Productos Electrónicos (2012 – 2013)

La página web Global Source realizó una gráfica muy interesante de la evolución de las ventas de artículos, productos, gadgets y accesorios electrónicos durante el período comprendido entre Febrero de 2012 e igual mes de 2013 (mes en que se celebra el Año Nuevo Chino) y los resultados, como siempre ocurre, fueron sorprendentes para algunos y predecibles para otros. Como no podía ser de otro modo, no faltaron a la cita los accesorios para iPhone, los rastreadores satelitales GPS y los Bancos de Potencia (Power Bank). Para aquellos que aún no estén muy familiarizados con éste último producto mencionado, se trata de simples Baterías de Litio portátiles, de gran capacidad (2000 – 15000 mAh), que son alojadas en atractivos gabinetes y su misión es servir de “respaldo de carga” para teléfonos móviles, ordenadores portátiles, tabletas (tablets), cámaras fotográficas y cualquier otro dispositivo móvil que necesite una recarga en lugares donde los tomas de red no estén disponibles. Este es el cuadro respectivo al mes de Febrero de 2013.

 Evolución de las ventas durante Febrero de 2013

Entre las ventas más destacadas que estuvieron en alza encontramos a los auriculares, los accesorios para automóviles (Car Black Boxes) y las “Multi - Function USB Flash Drives” que vienen a ser las clásicas memorias portables USB, con capacidades que varían entre 128MB y 32GB y con los formatos más insólitos y divertidos. Otros que no frenaron su ascenso durante el mes de febrero fueron los Altavoces Inalámbricos vía Bluetooth. Es evidente que esta tecnología ha llegado para terminar con los tediosos cableados de los altavoces por toda la sala. Entre los productos que más han descendido en sus ventas encontramos “llamativamente” a las “Android Tablets PC” y los tradicionales ordenadores móviles, junto a los teléfonos 3G. Sin embargo, lo verdaderamente llamativo y sorprendente se observa en la tabla anual, que es la siguiente:

Evolución de las ventas desde Febrero de 2012 a Febrero de 2013

Más allá de que estas sean encuestas y no datos oficiales, los números anuales indican una tendencia muy clara, que tal vez no sea la misma que la del gráfico anterior, donde sólo se refleja la actividad del último mes. El crecimiento astronómico en la venta de Altavoces Inalámbricos vía Bluetooth (973%), los Bancos de Potencia (386%), los Set Top Box para TV basados en Android puede llegar a indicar a indicar a los fabricantes de productos electrónicos de consumo masivo, que los sistemas que son capaces de soportar el entretenimiento multimedia, tanto en forma móvil como para el hogar fueron, son y serán las estrellas del consumidor medio de la actualidad. Los teléfonos inteligentes han mantenido un crecimiento del 139%, mientras que el descenso en las ventas de las Android Tablets PC (33%) no significa un dato preocupante para la industria como es la caída estrepitosa de ventas de los ordenadores de escritorio que ni aparecen en el gráfico. El consumismo no se detiene y muy lejos de eso, avanza en nuevos nichos de mercado, manteniéndose firme en los tradicionales entretenimientos multimedia.

Fuente: Global Source

miércoles, 10 de abril de 2013

Tierra = GND ¿ = “Masa”?

Puede parecer una cuestión menor, pero es un interrogante al que no he podido encontrarle una respuesta que me genere certidumbre, confianza y mucho menos argumento técnico. La mayoría de los que estamos en el mundo eléctrico – electrónico sabemos que un potencial mínimo, cercano a los 0Volt es considerado Tierra o GND (abreviación de Ground) porque el neutro de la red domiciliaria se conecta con poderosas estructuras a electrodos especiales (pica o jabalina) (material que no se degrada) enterrados a muchos metros de profundidad, dentro mismo de las estaciones generadoras. Sin embargo, en cualquier taller / laboratorio / ámbito laboral y/o espacio de charla y debate, como es un foro o un blog, se utiliza de manera muy familiar la palara “Masa”. Como mencionamos antes, sabemos que significado técnico tiene la mención de Tierra, Ground o GND, pero “masa”… ¿de donde proviene ese término? ¿Existe alguna relación técnica entre el potencial de tierra o GND de cualquier instalación o circuito con algo que sea “masa”?

¿Por qué se le dice "MASA" al potencial cero o GND?

Masa, masita, maceta, masa para tallarines, para pizza, para pastas frescas y para muchas cosas más. Magnitud física, harina + agua, mucha cantidad de “algo tangible”. ¿Masa Atómica? ¿Gravitacional? ¿Inercial? ¿Molecular? ¿De qué me olvido? Escucho o leo la palabra “masa” por todos lados y significa decenas de cosas diferentes, pero ese no es el problema. Mi interrogante es intentar saber que tiene que ver con el “potencial cero”. Otro dicho popular es “darle con una masa” cuando le queremos romper la cabeza a alguien con un martillo grande o “darle masa” a una señorita apetecible, pero ¿porque no le damos “Fase”, “+B” o “VCC”? que son las líneas de alimentación que poseen el potencial elevado. Por otro lado, podría comprender que se trate del movimiento “Anti-Anglicismo” que se pregona desde cualquier comunidad Española en la web (Capacitor – Condensador). Todo tiene que tener una traducción, pero los textos “anglos” no mencionan nada sobre “Mass, Bulk, Volume, Dough, Body, Lump, Paste o Dollop” (traducciones de “masa”) cuando se refieren a GND. Tampoco es útil que el término aparezca en el diccionario. No es un respaldo técnico - académico suficiente.  

Resumiendo: ¿Por qué la mayoría de las personas le dice o le atribuye el nombre “MASA” al potencial cero en lugar de llamarlo Tierra o GND? ¿Alguien lo sabe y lo puede explicar? Tal vez muchos lo sepan, lamento des-ilusionarlos si es muy sencillo y se me escapa. Como pudieron ver, esta vez no ofrezco nada, hoy soy yo el que solicita ayuda para escapar de esta intriga.

EMI en Fuentes Conmutadas

Resolver o minimizar los problemas que acarrea la Interferencia Electromagnética (EMI, ElectroMagnetic Interference), es uno de los retos claves en el diseño de los sistemas de alimentación conmutados o convertidores AC-DC. En este mismo problema están incorporados los modernos convertidores DC-DC que, poco a poco, van ganando lugar en el diseño optimizado gracias a su alta eficiencia energética, máxime aún cuando los sistemas trabajan operados con respaldo de baterías. El enorme crecimiento del mercado de las baterías recargables nos indica que la portabilidad de los equipos electrónicos es una constante en expansión y que los sistemas más eficientes en materia energética, pueden ser los más perjudiciales, debido a la enorme cantidad de EMI que irradian. ¿Eliminarlos?, una quimera. ¿Reducirlos?, una posibilidad que no debemos dejar de lado en un diseño serio y cuidado.

La interferencia electromagnética (EMI) está siendo vista como uno de los desafíos más importantes, durante el diseño de los actuales convertidores AC-DC y DC-DC. Este problema puede ser considerado de este modo porque su eliminación, total y/o directa, es básicamente imposible. Sin embargo, el gran trabajo de los ingenieros de diseño de todo el mundo apunta a intentar minimizar, tanto como sea posible, sus orígenes y sus efectos. El ruido propio generado por las fuentes conmutadas se propaga por la red en forma descontrolada, afectando en muchos casos, la operatividad de equipos electrónicos que comparten el uso de la misma red eléctrica domiciliaria. Estos ruidos se generan en los momentos en que ocurre un pico repentino (y de duración muy breve), tanto sea de tensión como de corriente y como regla general, provienen de los sistemas de conmutación de potencia en el lado primario del convertidor. A pesar de que la mayoría de los diseños de convertidores utiliza una topología tradicional, basada en la conmutación controlada por PWM (Pulse Width Modulation) de la energía aplicada sobre un transformador (circuito altamente inductivo), desde hace algunos años, otros sistemas de control de potencia (siempre del lado primario del convertidor) como el resonante y el cuasi-resonante, están ganando terreno en el mercado de los modernos TV.

Diagrama resumido de una fuente conmutada resonante (LLC). Observa que no se conmuta un bobinado a GND, se lo hace "resonar"

Los sistemas controlados por PWM, para aquellos que no lo sepan, utilizan una señal de control rectangular, que posee un ancho de impulso variable en forma continua y permanente, en función de las exigencias energéticas del consumo y funcionamiento a las que esté sometido el convertidor. Por lo general, el resultado termina siendo una conmutación de tensión de entrada sobre un transformador que, a cada corte-conexión (conmutación), genera una multiplicidad enorme de armónicos que forman un “ruido blanco” que se distribuye en la mayor parte del espectro. Si este ruido no es debidamente filtrado, apantallado, o reducido mediante técnicas eficaces, viaja por los cables de la red domiciliaria interfiriendo todo tipo de equipos electrónicos que utilizan la red y hasta llega a irradiarse en niveles tan elevados que, por ejemplo, impiden la recepción de una emisora de Amplitud Modulada (550Khz – 1700Khz), en cercanías de un equipo que funcione con este tipo de convertidores. En los casos más severos, en sus cercanías anulan el funcionamiento de sistemas de telefonía móvil, afectan equipos de electro-medicina y provocan fallos impredecibles e incomprensibles en sistemas de radiocomunicaciones.

La EMI es un ruido de alta frecuencia que se "monta" sobre las señales dentro de los circuitos.

Las Interferencias Electromagnéticas (EMI), representan un ruido que viaja a lo largo de los conductores eléctricos, cables, trazas de circuitos impresos, o componentes electrónicos, tales como transformadores, inductores, capacitores, semiconductores, y resistencias. El ruido eléctrico también puede ser en forma de Radio Frecuencia (RFI). Este sería el ruido que viaja por el aire o espacio libre como los campos magnéticos u ondas de radio. La RFI se controla normalmente proporcionando protección metálica para contener los campos magnéticos y ondas de radio dentro de la carcasa del equipo (Jaula de Faraday). Los circuitos de filtrado se utilizan para que el producto final cumpla con las normas de compatibilidad electromagnética EMC (Electromagnetic Compatibility). Entre las normas EMC más citadas encontramos la norma EN55022 para equipos informáticos, la EN55011 para equipos industriales, y en Estados Unidos las normas FCC Clase A, para servicios comerciales o industriales o FCC Clase B para equipos residenciales. Ésta última es más dura y más restrictiva que la Clase A. Para la mayoría de estas normas, el rango de frecuencias se define generalmente entre 150 kHz y 30 MHz para lo que se considera EMI, medido por un Analizador de Espectro. En cambio, la RFI se define generalmente en el rango comprendido entre 30 MHz y 1 GHz.

Filtro de entrada de línea para reducir EMI

La mayoría de los convertidores AC-DC incorporan filtros EMI dentro del gabinete para suprimir en su mayoría los ruidos y están basados en sencillos circuitos inductivos que trabajan básicamente en modo diferencial con capacitores (o condensadores) que se colocan en paralelo con la línea de alimentación de red. Los circuitos más elaborados, de mayor calidad y costo, incorporan además capacitores referidos a GND que tienen la propiedad de filtrar los ruidos y poseen los clásicos “Common Mode Chokes” (Bobinados en modo común sobre núcleos de ferrite). Los convertidores de potencia AC-DC están diseñados para satisfacer diversas normas reglamentarias y de seguridad, incluyendo las diversas normas de EMI que existen en Europa y América. Los detalles individuales y las normas que cumplen, generalmente están descriptos con abundante información en la documentación del producto. Sin embargo, durante la integración de sistemas de varios sub-sistemas, incluyendo un convertidor AC-DC, un ingeniero de diseño puede verse en la necesidad de añadir más de filtrado EMI al sistema completo (la sumatoria de los ruidos de cada etapa) para cumplir con todas las normas pertinentes. Un ejemplo de este caso es un TV LCD o una Notebook. El ruido generado por la fuente conmutada que le brinda energía al equipo, agregado al ruido que genera el PWM que controla la retro-iluminación de la pantalla, suman una fuente de interferencias muy potente. Minimizar hasta casi eliminar este enorme problema invisible, es el desvelo de los ingenieros de diseño de todo el mundo.
En muchos casos, para cumplir con los estándares hay que incluir dos filtros para reducir la EMI

Además del filtro de línea enunciado antes, las áreas de trabajo más intensas para cualquier diseñador se reparten en muchos focos o puntos de atención y entre los más importantes, a los que no se les presta la atención debida en muchos diseños, encontramos los clásicos “bucles” de tierra y el pasaje de cables o vías de conducción (portadoras de ruido de conmutación) que no son tan cortas y blindadas como debieran ser. Una vía demasiado extensa y mal desacoplada a tierra se presenta como una antena que “irradia” los ruidos de conmutación hacia el exterior, al igual que los bucles o lazos de tierra distribuidos por todo el equipo.

Los bucles o lazos de energía generan abundante EMI y siempre deben desacoplarse a Tierra

Por otra parte, estas inductancias favorecen un fenómeno conocido como “ring-up” que provoca una autoinducción sobre sí mismas, desembocando en picos de corriente muy elevados, que pueden llevar al sistema al colapso destruyendo los elementos básicos de protección y de conmutación. Este fenómeno es muy común cuando se presentan variaciones bruscas de tensión de línea originadas por múltiples factores, tales como problemas en el suministro energético (planta de energía), hasta por impulsos (breves e intensos) de consumo en el motor del ascensor de un edificio. Por último, podemos agregar que las protecciones con Varistores de Óxido Metálico (MOV) (dispositivo de aspecto igual al de un capacitor cerámico y de color amarillo en la imagen de doble filtro EMI) ayudan a proteger y sumar solidez al sistema general de filtrado de ruidos. Veamos una configuración básica de capacitores que trabajarán en modo diferencial y de bobinados que lo harán en modo común. Cuando éste esquema se utiliza en la entrada de línea de un equipo, debemos utilizar capacitores específicos para corriente alterna, tal como habrás observado en las fotografías superiores, que poseen el símbolo de corriente alterna en su nomenclatura.

Esquema básico de un filtro de línea para EMI

Si deseamos construir un filtro de línea para que la EMI no invada con sus ruidos la red eléctrica, podemos comenzar con este esquema simple, para colocarlo en cualquier equipo eléctrico que no lo posea. El valor de C puede variar entre 100nF y 330nF y será igual para ambos capacitores, mientras que la tensión de aislación será respetada de acuerdo a los valores que existan en cada país. El conjunto de arrollamientos que en la imagen vemos como L, se realiza sobre un toroide de ferrite y “juntas” se arrollan las espiras, hasta completar el espacio que nos ofrece el diámetro del núcleo, utilizando un alambre AWG21. El funcionamiento es muy simple y se puede resumir en que C trabaja en modo diferencial en ambos casos, derivando a la otra rama de alimentación los ruidos. Recuerda que estamos trabajando en AC y los semi-ciclos se alternan en el tiempo. El funcionamiento de L es muy particular ya que realiza un trabajo doble: es capaz de trabajar en modo diferencial y en modo común a la vez.

Circuito completo de un filtro para reducir EMI (Observa los colores de las indicaciones)

La resistencia que se observa a la izquierda, por lo general es de alto valor (330K o más) y de medio Watt de disipación de potencia. Se razón de existir allí es para descargar toda la energía que pueda quedar acumulada en el circuito y para que al desconectar el equipo de la red, no suframos “cosquilleos” por tocar accidentalmente los contactos del toma-corrientes. Luego encontramos los dos capacitores (Cx1 y Cx2)  y L. Bien a la derecha, dos capacitores (Cy1 y Cy2) que se conectan, desde cada línea (fase y neutro) a Tierra o GND (nunca digas “Masa”). Observa los colores de las flechas y descubre los caminos que recorre la corriente en los modos común y diferencial. Aunque no esté indicado en el gráfico, L también trabaja en modo diferencial. Cuando lo hace en modo común (ambos conductores son comunes en el camino del ruido) se ubica como un simple inductor, formando un filtro PI con los capacitores de entrada y salida (azul oscuro). Cuando lo hace en modo diferencial, lo realiza a través del flujo magnético para anular los ruidos y sería del siguiente modo (azul claro):

El inductor es capaz de trabajar en modo común y modo diferencial

En modo diferencial, el pico de ruido que posee una polaridad determinada en un sentido, tiene por consecuencia otro igual y de sentido opuesto, saliendo desde el circuito para regresar a la línea de red. Recordemos que los bobinados en el toroide se realizan juntos, por lo tanto, mientras por un conductor circula corriente en un sentido, por su contiguo, retornará la corriente en sentido opuesto. Como consecuencia de esto, los flujos magnéticos inducidos estarán en oposición dentro del núcleo. El bobinado por el que ingresa el ruido generará un flujo magnético en un sentido dentro del toroide, mientras el que sale lo intentará hacer, pero en el sentido contrario. Ambos flujos se intentarán anular entre sí y la inducción encontrará un “freno”. Este fenómeno permite reducir los picos de ruido. Podemos resumir entonces que en el modo diferencial reduciremos los ruidos que puedan ingresar desde el exterior, con una entrada y una salida. Estos mismos pueden estar producidos dentro del propio equipo e inducidos en los sistemas de alimentación, por lo tanto, al aparecer en la salida, encontramos un “espejo” en la entrada. Los ruidos en modo común ingresan por ambas líneas, en el mismo sentido y son generados externamente, fuera del equipo. Ambos ingresan en el mismo sentido y debemos derivarlos a GND o Tierra, como vimos en el circuito anterior. 

¿Te interesa esta lucha de los diseñadores contra la EMI? ¿Quieres que veamos esta aplicación en circuitos de corriente continua? Si conoces de este tema y puedes aportar conocimientos para ayudar a los diseñadores a construir circuitos más eficientes y menos “sucios”, te invitamos a participar en el Foro Servisystem  para compartir ideas y sumar conocimientos que favorezcan a todos. ¡Te esperamos!